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Le calage variable de l’arbre à cames



par François Dovat

Nous avons vu dans "Le diagramme de distribution" que les angles d'ouverture des soupapes constituent un paramètre qui influence considérablement les caractéristiques externes d'un moteur, à savoir ses courbes de couple, de puissance et de consommation spécifique. Comme ce diagramme est toujours un compromis, les ingénieurs et les inventeurs ont cherché depuis fort longtemps un moyen de le faire varier conjointement aux variations de régime et de charge du moteur.

Un concept qui a fait ses preuves en Amérique du Nord consiste à monter des poussoirs hydrauliques spéciaux qui ont un taux de fuite déterminé, si bien que les soupapes se referment plus tôt à bas régime, la perte d'huile ayant plus de temps pour se produire. A haut régime l'huile n'a guère le temps de fuir: les pleines durées et levées sont rétablies dès 3500 t/mn. Mais au ralenti cette fuite diminue la levée ainsi que la durée d'ouverture d'une dizaine de degrés. La firme Rhoads a breveté ce système on ne peut plus simple et livre, pour une vaste gamme de modèles, des poussoirs qui permettent le montage d'arbres à cames offrant de bonnes performances à haut régime sans que la marche à bas régime ne soit compromise.

Avec une distribution à double arbre à cames en tête, il est possible de varier individuellement le calage des arbres au moyen de mécanismes relativement simples. Toyota utilise un dispositif de roues à aubes concentriques male et femelle dont les aubes sont séparées par des chambres à huile. En remplissant ces chambres d'un côté ou de l'autre, le calage de l'arbre à cames d'admission est varié en continu. Chez d'autres constructeurs, une denture hélicoïdale (4) est placée entre le pignon d’entraînement (3) et l’arbre à cames (2). C’est elle qui crée le décalage de l’arbre à cames. La commande est hydraulique (1).

A quelques exceptions près – dont BMW avec le double VANOS – on se contente généralement de varier le calage de l'arbre à cames d'admission. Ci-dessous les calages de cet arbre en fonction des diverses conditions de fonctionnement (document Toyota).


Mais le calage variable, s'il permet une amélioration, ne permet pas de modifier les angles totaux d'ouverture: si l'on retarde la fermeture, on retarde aussi l'ouverture ou inversement. L'idéal est de varier non seulement le calage, mais aussi les levées et durées d'ouverture à l'admission et à l'échappement.

Ci-contre, le Variocam de Porsche qui varie le calage de l'arbre à cames d'admission de manière analogue au dispositif de Toyota. Les derniers modèles 911sont maintenant équipés du VariocamPlus qui change également la levée et la durée d'ouverture des soupapes (3 ou 10 mm, voire dossier suivant).

BMW est le premier constructeur à commercialiser une distribution infiniment variable, le système Valvetronic. Voire notre dossier "BMW Valvetronic".

(© François Dovat)
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